DE3623980A1 - Ship's drive system with two controllable-pitch propellers - Google Patents

Ship's drive system with two controllable-pitch propellers

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B63H23/02—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with mechanical gearing
    • B63H23/10—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with mechanical gearing for transmitting drive from more than one propulsion power unit
    • B63H23/18—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with mechanical gearing for transmitting drive from more than one propulsion power unit for alternative use of the propulsion power units

Abstract

In a ship's drive system with more than two engines for driving two controllable-pitch propellers and at least one auxiliary machine and with connectable and disconnectable devices for transmitting the drive energy of an engine on one side of the ship to both propellers and/or auxiliary machines, the engines are arranged in such a way that an engine with direct engagement into the propeller-shaft gearwheel is installed on each propeller-shaft outer side. A special alternative arrangement of the engines is achieved thereby, with the result that the machine space can be designed more variably for more than two engines.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schiffsantriebsanlage mit mehr als zwei Motoren zum Antrieb zweier Verstellpropeller und wenigstens einer Hilfsmaschine und mit zu- und abschaltbaren Einrichtungen zur Übertragung der Antriebsenergie eines Motors einer Schiffsseite auf beide Propeller und/oder Hilfs­ maschinen nach Patent . . . (Patentanmeldung P 36 17 425.4).The invention relates to a ship propulsion system with more as two motors for driving two variable pitch propellers and at least one auxiliary machine and with switchable and disconnectable Devices for the transmission of the drive energy of a Motors one side of the ship to both propellers and / or auxiliary patented machines. . . (Patent application P 36 17 425.4).

Mit einer solchen Antriebsanlage wurde die Aufgabe ge­ löst, die gesamte installierte, sich auf die einzelnen An­ triebsmotoren verteilenden Leistungen unter Berücksichti­ gung des sehr unterschiedlichen Fahrprofils des Schiffes, der Motor- und Propellerkennfelder und des unterschied­ lichen Einsatzes von Hilfsmaschinen optimal auszunützen.With such a drive system, the task was ge solves, the entire installed, on the individual An drive motor distributing services taking into account the very different sailing profile of the ship, the engine and propeller maps and the difference optimal use of auxiliary machines.

Unter Beibehaltung dieses Vorteils soll mit einer weiteren Anordnungsvariante das Maschinenraumkonzept im Hinblick auf die Aufstellung von mehr als zwei Motoren variabler gestal­ tet werden können. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich dadurch aus, daß auf jeder Propellerwellen­ außenseite ein Motor mit direktem Eingriff in das Ab­ triebswellengetrieberad angeordnet ist.While maintaining this advantage, another should Arrangement variant with regard to the machine room concept the installation of more than two motors of variable design can be tet. The solution to this problem according to the invention  is characterized in that on each propeller shaft outside a motor with direct intervention in the down drive shaft gear is arranged.

Diese Ausführung bietet eine technisch einfache Lösung für die Integrierung des oder der zusätzlichen Motoren in das Getriebeblocksystem. Die Gesamtanlage ist dadurch im Hin­ blick auf das Maschinenraumangebot und die Lage des Maschi­ nenraumes variabler gestaltbar.This version offers a technically simple solution for the integration of the additional engine (s) in the Gear block system. The entire system is in the rear view of the machine room and the location of the machine interior can be designed more variably.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Er­ findung rein schematisch dargestellt und nachstehend er­ läutert. Es zeigtIn the drawing, several embodiments of the He invention is shown purely schematically and below he purifies. It shows

Fig. 1 ein Verstellpropellerdiagramm der gegenseitigen Ab­ hängigkeit von Motorenleistung, Propellerleistung und Drehzahl, Propellersteigung und Schiffsgeschwin­ digkeit, wobei in dem Diagramm die jeweiligen Kenn­ felder der installierten Gesamt- und Paarleistungen der Vater- und Sohn-Motoren einer konventionellen Doppelschraubenanlage eingezeichnet sind, Fig. 1 is a Verstellpropellerdiagramm mutual From dependence of engine performance, the propeller power and speed, propeller pitch and Schiffsgeschwin speed, wherein the respective characteristic fields of the installed total and pair Services of the father and son motors of a conventional twin screw system are shown in the diagram,

Fig. 2 ein Verstellpropellerdiagramm gemäß Fig. 1, in wel­ cher das Motorkennfeld einer Doppelschraubenan­ lage eingezeichnet ist, bei welcher beide Propeller von einem Vater-Motor bei ökonomischer Propeller­ drehzahl angetrieben werden, d. h. es wird eine Einsparung der installierten Leistung von ca 10% erreicht bzw. bei gleicher Schiffsgeschwindigkeit eine um ca 30% geringere Leistung investiert, Fig. 2 is a variable propeller diagram according to FIG. 1, in which the engine map of a double screw system is shown, in which both propellers are driven by a father engine at economical propeller speed, ie a saving in installed power of about 10% is achieved or invested around 30% less power at the same ship speed,

Fig. 3 ein Verstellpropellerdiagramm gemäß Fig. 2, bei welchem beide Propeller von einem Sohn-Motor bei ökonomischer Propellerdrehzahl angetrieben werden, d. h. es wird eine Einsparung der installierten Leistung von 12% erreicht bzw. bei gleicher Schiffsgeschwindigkeit eine um ca. 38% geringere Leistung investiert, Fig. 3 is a Verstellpropellerdiagramm shown in FIG. 2, in which both the propellers of a son-motor driven at economic propeller speed, that is, a saving of the installed capacity is achieved of 12% and at the same speed of the ship is lower by about 38% power invested,

Fig. 4 die Schaltskizze für die Übertragung der Antriebs­ leistungen von vier Motoren (konventionelle Motoren­ anordnung) auf zwei Propeller mit Nebenantriebsmög­ lichkeiten, wobei sämtliche Schaltkupplungen als Lastschaltkupplungen ausgeführt und die Kegelräder der Verbindungswelle zwischen den beiden Getriebe­ blöcken mit den Schaltritzeln verbunden sind, Fig. 4 illustrates the circuit diagram for the transmission of the driving powers of four motors (conventional motors arrangement) on two propellers with Nebenantriebsmög possibilities, whereby all shift clutches designed as powershift clutches and the bevel gears of the connecting shaft between the two gear units are connected to the switching pinions,

Fig. 5 wie Fig. 4, jedoch mit zusätzlichen, den außenlie­ genden Motoren zugeordneten Primär-Nebenantrieben für den Antrieb von Pumpen oder Generatoren, FIG. 5 to FIG. 4, but with additional außenlie the constricting motors associated primary side drives for driving pumps or generators,

Fig. 6 die Anordnung gemäß Fig. 5, jedoch mit im Stillstand schaltbaren Kupplungen an den Getriebeschaltstufen, Fig. 6 shows the arrangement according to FIG. 5, however, with switchable at a standstill couplings to the gear shift stages

Fig. 7 bis 8 tabellarische Übersichten für Fahrmöglichkeiten mit einer Antriebsanlage gemäß Fig. 4 und 6, Fig. 7 to 8 tabular overviews for driving opportunities with a drive installation according to Fig. 4 and 6,

Fig. 9 eine Antriebsanordnung wie Fig. 4, jedoch sind die Kegelräder der Verbindungswelle zwischen den Getrie­ beblöcken mit den Wellen der Schaltstufen verbunden, Fig. 9 shows a drive arrangement as shown in FIG. 4, however, the bevel gears of the connecting shaft between the Getrie beblöcken with the waves of the switching stages connected,

Fig. 10 wie Fig. 5, jedoch sind die Kegelräder der Verbin­ dungswelle zwischen den Getriebeblöcken mit den Wellen der Schaltstufen verbunden, Fig. 10 like Fig. 5, however, the bevel gears are of Verbin dung shaft connected between the transmission blocks with the waves of the switching stages,

Fig. 11 eine Antriebsanordnung wie Fig. 6, jedoch sind die Kegelräder der Verbindungwelle zwischen den Ge­ triebeblöcken mit den Wellen der Schaltstufen ver­ bunden, Fig. 11 is a drive assembly as shown in FIG. 6, however, the bevel gears of the connecting shaft between the gear Ge blocks with the waves of the switching stages ver inhibited

Fig. 12 und 13 tabellarische Übersichten für Fahrmöglichkeiten mit Antriebsanordnungen gemäß Fig. 9 und 11. FIGS. 12 and 13 tabular overviews for driving opportunities with drive assemblies according to Fig. 9 and 11.

Die in den Figuren der Zeichnungen verwendeten Bezugszei­ chen bedeuten im einzelnen:The reference number used in the figures of the drawings Chen mean in detail:

  • M I, M II Antriebsmotoren der Backbordseite,
    M III, M IV  Antriebsmotoren der Steuerbordseite,
    K 1, K 2 Schaltkupplungen der Antriebsmotoren,
    K 3, K 4 Schaltkupplungen der Getriebeschalt­ stufen (in Fig. 6 und Fig. 11 als im Stillstand schaltbare Kupplungen aus­ geführt),
    K 5 Schaltkupplungen der Verbindungs­ welle,
    K 6 nicht schaltbare Ausgleichskupplun­ gen an den Arbeitsmaschinen M I bis M IV,
    K 7 nicht schaltbare Ausgleichskupplun­ gen an den Antriebsmaschinen M I bis M IV,
    W 1, W 2 Getriebeantriebswellen,
    W 3 Propellerwellen,
    W 4, W 5 Kupplungshohlwellen,
    W 6 Schaltritzel-Kupplungshohlwellen,
    W 7 Welle der Schaltstufe,
    W 8 Verbindungswelle der Getriebeblöcke,
    S 1  Getriebestufe der Propeller,
    S 2 Verbindungsschaltstufe zwischen den Kupplungen K 2, K 3 bzw. K 3, K 4,
    S 3 Verbindungsstufe zwischen der An­ triebswelle und Welle der Schalt­ stufe W 2, W 7,
    S 4 Kegelradstufe der Verbindungswelle zu dem Schaltritzel W 8 und W 6 bzw. zu der Welle der Schaltstufe W 8, W 7,
    G 1 Stromgenerator im Nebenantrieb,
    G 2 Stromgenerator in der Verbindungs­ welle W 8,
    L 1, L 2 Traglager der Verbindungswelle,
    L 3, L 4  Kupplungslager der Schaltkupplung K 5.     M I , M II drive motors on the port side,
    M III , M IV drive motors on the starboard side,
    K 1 , K 2 clutches of the drive motors,
    K 3 , K 4 clutches of the gear shift stage (in Fig. 6 and Fig. 11 out as switchable from standstill clutches out),
    K 5 clutches of the connecting shaft,
    K 6 non-switchable compensating couplings on work machines M I to M IV ,
    K 7 non-switchable compensating couplings on the drive machines M I to M IV ,
    W 1 , W 2 gearbox drive shafts,
    W 3 propeller shafts,
    W 4 , W 5 hollow coupling shafts,
    W 6 shift pinion clutch hollow shafts,
    W 7 shaft of the switching stage,
    W 8 connecting shaft of the gear blocks,
    S 1 gear stage of the propellers,
    S 2 connection switching stage between the clutches K 2 , K 3 or K 3 , K 4 ,
    S 3 connecting stage between the drive shaft and the shaft of the switching stage W 2 , W 7 ,
    S 4 bevel gear stage of the connecting shaft to the switching pinion W 8 and W 6 or to the shaft of the switching stage W 8 , W 7 ,
    G 1 power generator in the power take-off,
    G 2 current generator in the connecting shaft W 8 ,
    L 1 , L 2 support bearing of the connecting shaft,
    L 3 , L 4 clutch bearing of clutch K 5 .

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 4, 5, 6 und 9, 10 und 11 besteht die gesamte Antriebsanlage aus zwei spiegelbildlich angeordneten Getriebeblöcken auf den In­ nenseiten der Propellerwellen W 3. Die gesamte installierte Leistung ist auf die vier Antriebsmotoren M 1-M IV verteilt.In the embodiments according to FIGS. 4, 5, 6 and 9, 10 and 11, the entire drive system of two symmetrically arranged gear blocks on the nenseiten In the propeller shafts W 3. The total installed power is distributed among the four drive motors M 1 - M IV .

Die Getriebeblöcke sind miteinander durch eine Verbindungs­ welle W 8 verbunden. Zwischen der Welle W 8 und den Getriebe­ blöcken sind Lastschaltkupplungen K 5 eingesetzt. Sie sind als Lammelenschaltkupplungen ausgeführt und zeigen eine be­ sonders kompakte Bauweise. Der gewonnene Raum zwischen den Getriebeblöcken kann ausgenutzt werden für einen Generator G 2, der mit beidseitig angeordneten, nichtschaltbaren Aus­ gleichskupplungen K 6 in die Welle W 8 eingesetzt ist. Die Getriebeblöcke umfassen weiterhin ein zweistufiges Schalt­ getriebe, das über die Kupplungen (gemäß Fig. 4, 5 und 6) K 2 und K 3 bzw. (gemäß Fig. 9, 10, 11) K 3 und K 4 geschaltet wird und unterschiedliche Propellerdrehzahlen bei gleicher Motordrehzahl ermöglicht.The gear blocks are connected to each other by a connecting shaft W 8 . Power shift clutches K 5 are used between the shaft W 8 and the transmission blocks. They are designed as multi-plate clutches and have a particularly compact design. The space gained between the gear blocks can be used for a generator G 2 , which is inserted into the shaft W 8 with equalizing clutches K 6 arranged on both sides from non-switchable. The transmission blocks further comprise a two-stage gearbox, which is switched via the clutches (according to FIGS. 4, 5 and 6) K 2 and K 3 or (according to FIGS. 9, 10, 11) K 3 and K 4 and different propeller speeds enabled at the same engine speed.

Die Kraftverläufe eines Antriebsmotors allein oder in Kom­ bination mit den übrigen Motoren zum Antrieb jeweils beider Propeller und/oder der Generatoren gemäß den Fig. 4 und 6 sind in Tabellen der Fig. 7 und 8 übersichtlich darge­ stellt. Die Schaltmöglichkeiten und entsprechenden Kraft­ verläufe für die Antriebsanlagen mit Kupplungsanordnungen gemäß Fig. 9 und 11 können den Tabellen der Fig. 12 und 13 entnommen werden.The force profiles of a drive motor alone or in combination with the other motors for driving both propellers and / or the generators according to FIGS. 4 and 6 are clearly presented in tables of FIGS . 7 and 8. The switching options and corresponding force curves for the drive systems with clutch arrangements according to FIGS . 9 and 11 can be found in the tables in FIGS. 12 and 13.

Anhand der Propellerkennfeder, dargestellt in den Fig. 1 bis 3, können die wirtschaftlichsten Maschinenkombinatio­ nen mit Leistungsaufteilungen unter Berücksichtigung der Blattsteigungen bei bestem Wirkungsgrad der Propeller für unterschiedliche Fahrgeschwindigkeiten bestimmt werden, so daß die Anlage über das gesamte Fahrprofil äußerst ener­ giesparend gefahren werden kann.Using the propeller identification spring, shown in FIGS. 1 to 3, the most economical machine combinations with power distributions can be determined taking into account the pitch of the blades with the best efficiency of the propellers for different driving speeds, so that the system can be driven extremely energy-saving over the entire driving profile.

Claims (10)

1. Schiffsantriebsanlage mit mehr als zwei Motoren zum An­ trieb zweier Verstellpropeller und wenigstens einer Hilfs­ maschine (Generator) und mit zu- und abschaltbaren Einrich­ tungen zur Übertragung der Antriebsenergie eines Motors einer Schiffsseite auf beide Porpeller und/oder Hilfsmaschinen nach Patent . . . (Patentanmeldung P 36 17 425.4), dadurch ge­ kennzeichnet, daß zusätzlich auf jeder Propellerwellenaußen­ seite ein Motor (M I, M III) mit direktem Eingriff in das Ab­ triebswellengetrieberad (S 1) angeordnet ist.1. Ship propulsion system with more than two motors to drive two variable propellers and at least one auxiliary machine (generator) and with switchable and switchable devices for transmitting the drive energy of a motor on one side of the ship to both porpellers and / or auxiliary machines according to the patent. . . (Patent application P 36 17 425.4), characterized in that an additional motor (M I , M III ) with a direct engagement in the drive shaft gear wheel (S 1 ) is arranged on each propeller shaft outer side. 2. Schiffsantriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedem Propeller ein Getriebeblock mit zwei Antriebswellen (W 1, W 2), eine Antriebswelle (W 3) für den Propeller und eine oder mehrere Abtriebswellen (W 7, W 9) für Nebenantriebe zugeordnet sind, welche durch eine recht­ winklig zu den Antriebswellen angeordnete zu- und abschalt­ bare Verbindungswelle (W 8) miteinander verbunden sind.2. Ship propulsion system according to claim 1, characterized in that each propeller has a gear block with two drive shafts (W 1 , W 2 ), a drive shaft (W 3 ) for the propeller and one or more output shafts (W 7 , W 9 ) for power take-offs are assigned, which are connected by a right angle to the drive shafts connected and disconnectable connecting shaft (W 8 ). 3. Schiffsantriebsanlage nach den Ansprüchen 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Propellerdrehzahl bei Motoren­ nenndrehzahl über wenigstens eine Schaltstufe auf ökonomi­ sche Drehzahlen reduziert ist.3. Ship propulsion system according to claims 1 or 2, there characterized in that the propeller speed in engines  Nominal speed over at least one gear to economy speed is reduced. 4. Schiffsantriebsanlage nach einem der oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbin­ dungswellle (W 8) über Kegelräder (S 4) mit den Getriebeblöc­ ken verbunden ist.4. Marine propulsion system according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the connec tion shaft (W 8 ) via bevel gears (S 4 ) is connected to the gear blocks. 5. Schiffsantriebsanlage nach einem oder mehreren der An­ sprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbin­ dungswelle ein Generator (G 2) eingesetzt ist.5. Ship propulsion system according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that in the connec tion shaft, a generator (G 2 ) is used. 6. Schiffsantriebsanlage nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Antriebs­ wellen (W 1, W 2, W 7) der Getriebeblöcke sowie zwischen den Getriebeschaltstufen innerhalb der Getriebeblöcke und zwi­ schen den Verbindungswellen (W 8) der Getriebeblöcke Schalt­ kupplungen (K 1, K 2, K 3, K 5) angeordnet sind.6. Ship propulsion system according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that in the drive shafts (W 1 , W 2 , W 7 ) of the gear blocks and between the gear shift stages within the gear blocks and between the connecting shafts (W 8 ) the transmission blocks switching clutches (K 1 , K 2 , K 3 , K 5 ) are arranged. 7. Schiffsantriebsanlage nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Hilfsma­ schine durch den ihr zugeordneten Motor sowohl bei abge­ schalteten als auch bei eingeschalteten Propellern antreib­ bar ist.7. Ship propulsion system according to one or more of the An Proverbs 1 to 6, characterized in that each auxiliary measure shine through the assigned engine both at abge switched as well as with propellers switched on is cash. 8. Schiffsantriebsanlage nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Verbindung der Kegelräder (S 4) mit den Schaltritzeln (S 2) beim Antrieb beider Propeller durch einen der innenliegen­ den Motoren (M II, M IV) die Leistungen aller übrigen Motoren auf die ihnen zugeordneten Hilfsmaschinen übertragbar sind. 8. Ship propulsion system according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that by connecting the bevel gears (S 4 ) with the switching pinions (S 2 ) when driving both propellers by one of the internal motors (M II , M IV ) the performance of all other engines can be transferred to the auxiliary machines assigned to them. 9. Schiffsantriebsanlage nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen der innenliegenden Motoren (M II, M IV) einer Propellerseite die innenliegenden Hilfsmaschinen beider Propeller- bzw. Getriebeseiten sowohl bei ein- als auch bei abgeschalteten Propellern über die Kegelräder der Verbindungswelle (W 8) zwischen den Getriebeblöcken, die mit den Wellen der Schalt­ stufe verbunden sind, antreibbar sind.9. ship propulsion system according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that by one of the internal motors (M II , M IV ) of a propeller side, the internal auxiliary machines of both propeller and gearbox sides both with and with the propellers switched off About the bevel gears of the connecting shaft (W 8 ) between the gear blocks, which are connected to the shafts of the switching stage, can be driven. 10. Schiffsantriebsanlage nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Propeller Motoren unterschiedlicher Leistungen und Dreh­ zahlen mit entsprechendem Ausgleich in den Zahnritzeln der Getriebestufen eingesetzt sind.10. Ship propulsion system according to one or more of the An Proverbs 1 to 9, characterized in that for everyone Propeller motors of different powers and rotation pay with appropriate compensation in the pinions of the Gear stages are used.
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